Phương pháp xử lý bề mặt của thanh laser tinh thể sapphire pha tạp titan

Tinh thể đá quý titan Ti:Al2O3 (nồng độ pha tạp 0,35 wt% Ti2O3), các phôi tinh thể của chúng theo sơ đồ quy trình của phương pháp xử lý bề mặt thanh laser tinh thể đá quý titan của sáng chế này được thể hiện trong Hình 1. Các bước chuẩn bị cụ thể của phương pháp xử lý bề mặt thanh laser tinh thể đá quý titan của sáng chế này như sau:

<1> Cắt định hướng: Đầu tiên, tinh thể đá quý titan được định hướng, sau đó cắt thành phôi hình cột tứ giác bằng cách chừa lại khoảng dung sai gia công khoảng 0,4 đến 0,6 mm theo kích thước của thanh laser đã hoàn thiện.

<2>Mài thô và mịn cột: Phôi cột được mài thành mặt cắt hình tứ giác hoặc hình trụ với vật liệu mài silicon carbide hoặc bo carbide 120~180# trên máy mài thô, với sai số côn và độ tròn là ±0,01mm.

<3> Gia công mặt đầu: Thanh laser đá quý titan được gia công lần lượt hai mặt đầu bằng cách mài mặt đầu bằng cacbua bo W40, W20, W10 trên đĩa thép. Trong quá trình mài, cần chú ý đo độ thẳng đứng của mặt đầu.

<4> Đánh bóng cơ học hóa học: Đánh bóng cơ học hóa học là quá trình đánh bóng các tinh thể trên miếng đánh bóng bằng các giọt dung dịch khắc hóa học được pha chế sẵn. Chi tiết gia công và miếng đánh bóng được đánh bóng bằng chuyển động tương đối và ma sát, trong khi đó, trong quá trình nghiên cứu, sử dụng dung dịch khắc hóa học (gọi là dung dịch đánh bóng) để hoàn thiện quá trình đánh bóng.

<5> Khắc axit: Thanh đá quý titan sau khi đánh bóng như mô tả ở trên được đưa vào hỗn hợp H2SO4:H3PO4 = 3:1 (v/v), ở nhiệt độ 100-400°C, và khắc axit trong 5-30 phút. Mục đích là để loại bỏ quá trình đánh bóng trên bề mặt thanh laser do hư hỏng cơ học bên dưới bề mặt gây ra, đồng thời loại bỏ các vết bẩn khác nhau, để đạt được bề mặt sạch sẽ, mịn màng và phẳng ở cấp độ nguyên tử, tính toàn vẹn của mạng tinh thể.

<6> XỬ LÝ NHIỆT BỀ MẶT: Để loại bỏ thêm ứng suất bề mặt và vết xước do quá trình trước đó tạo ra và có được bề mặt phẳng ở cấp độ nguyên tử, thanh đá quý titan sau khi khắc axit được rửa sạch bằng nước khử ion trong 5 phút và thanh đá quý titan được đặt trong môi trường 1360±20° C ở nhiệt độ không đổi từ 1 đến 3 giờ trong bầu khí hydro và tiến hành xử lý nhiệt bề mặt.